化學(xué)熱力學(xué)及其在材料學(xué)中的應(yīng)用

本書是在長春理工大學(xué)研究生講義的基礎(chǔ)上補充、修改而成，是作者教學(xué)工作的心得和部分科研工作的總結(jié)。書中主要討論溶液熱力學(xué)、相平衡熱力學(xué)、化學(xué)平衡熱力學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué)及非平衡態(tài)熱力學(xué)。在經(jīng)典的熱力學(xué)中，主要闡述采用熱力學(xué)理論與數(shù)學(xué)工具處理材料制備過程中的熱力學(xué)問題；在統(tǒng)計熱力學(xué)中，側(cè)重于微觀狀態(tài)與宏觀過程的聯(lián)系，進而推算材料制備過程體系的熱力學(xué)性質(zhì)；在非平衡態(tài)熱力學(xué)中，主要討論非平衡態(tài)熱力學(xué)的思路及處理材料問題的方法。其中，“Al2O3透明陶瓷晶界濃度分布的非平衡態(tài)熱力學(xué)分析”等內(nèi)容為作者研究工作的總結(jié)。

第1章導(dǎo)論1

11熱力學(xué)的起源1

12化學(xué)熱力學(xué)的特點及其解決的問題2

121特點2

122解決的問題2

13經(jīng)典熱力學(xué)的局限性及其面臨的挑戰(zhàn)2

14熱力學(xué)關(guān)系式3

141固定組成體系3

142組成變化體系5

143單相化學(xué)反應(yīng)體系5

第2章溶液熱力學(xué)7

21理想溶液7

22超額函數(shù)8

23正規(guī)溶液模型10

24正規(guī)溶液派生模型12

241亞正規(guī)溶液模型12

242準正規(guī)溶液模型13

25擬化學(xué)理論13

26威爾遜局部組成模型15

261局部分子分數(shù)15

262威爾遜方程16

27非隨機雙液（NRTL）理論19

28UNIQUAC方程21

29UNIFAC方程23

210范拉溶液理論24

211沃爾（Wohl）方程26

212締合溶液理論27

第3章相平衡熱力學(xué)30

31相律30

311相律表達式30

312相律的推導(dǎo)30

32材料相平衡31

321單組分體系31

322二組分體系31

323三組分體系32

324多組分體系33

33材料相變33

331材料相變過程的熱力學(xué)條件33

332材料相變自由能34

333材料相變過程推動力34

334材料相變的熱力學(xué)特征35

335材料相變理論37

34材料相圖熱力學(xué)40

341由相圖計算材料熱力學(xué)量41

342材料相圖計算原理與途徑43

343由自由能公切線繪制材料相圖44

344材料相圖計算方法50

第4章化學(xué)平衡熱力學(xué)56

41化學(xué)平衡56

42化學(xué)反應(yīng)進度57

43同時平衡體系62

431同時平衡62

432關(guān)于內(nèi)在的濃度限制條件64

433組分數(shù)與元素數(shù)66

44化學(xué)平衡體系計算的線性代數(shù)方法68

441原子矩陣68

442化學(xué)計量系數(shù)矩陣70

443吉布斯化學(xué)計量規(guī)則74

45物質(zhì)的量的變化及質(zhì)量作用定律的矩陣描述77

46材料制備過程化學(xué)反應(yīng)平衡組成計算79

461平衡組成計算方法79

462迭代法計算平衡組成81

第5章統(tǒng)計熱力學(xué)85

51統(tǒng)計熱力學(xué)基本概念與基本假設(shè)85

511粒子體系的分類85

512能級與粒子的運動狀態(tài)86

513能級分布與狀態(tài)分布87

514微觀狀態(tài)與宏觀狀態(tài)88

515等概率假設(shè)89

52最可幾統(tǒng)計方法90

521玻爾茲曼分布90

522粒子的配分函數(shù)93

523最可幾分布與平衡分布93

524費米狄拉克分布94

525玻色愛因斯坦分布95

526三種分布公式的比較97

53粒子典型運動形式的配分函數(shù)98

531平動配分函數(shù)98

532振動配分函數(shù)99

533雙原子分子的轉(zhuǎn)動配分函數(shù)100

534核配分函數(shù)102

535電子配分函數(shù)102

54統(tǒng)計熱力學(xué)在推算材料熱力學(xué)性質(zhì)中的應(yīng)用103

541等同粒子體系104

542可分辨粒子體系106

543粒子不同運動狀態(tài)的熱力學(xué)性質(zhì)107

544材料制備過程體系平衡常數(shù)的推算110

55系綜方法110

551系綜111

552微正則分布112

553正則系綜113

554正則分布113

555正則配分函數(shù)與分子配分函數(shù)116

556正則分布的熱力學(xué)函數(shù)118

557巨正則系綜120

第6章非平衡態(tài)熱力學(xué)125

61引言125

611非平衡態(tài)熱力學(xué)的發(fā)展史126

612熱力學(xué)狀態(tài)、定律與不可逆過程129

62非平衡態(tài)熱力學(xué)基礎(chǔ)130

621局域平衡假設(shè)130

622恒算方程132

623熵產(chǎn)生和熵流135

624熱力學(xué)發(fā)展三個階段137

63線性非平衡態(tài)熱力學(xué)138

631線性唯象方程138

632熱力學(xué)第二定律對唯象系數(shù)的限制140

633唯象系數(shù)的對稱性質(zhì)141

634Onsager倒易關(guān)系的推導(dǎo)143

635非平衡定態(tài)146

64非線性非平衡態(tài)熱力學(xué)154

641Lyapounov穩(wěn)定性理論154

642熵產(chǎn)生的時間變化率157

643非平衡定態(tài)的穩(wěn)定性160

65耗散結(jié)構(gòu)理論163

651引言163

652自組織現(xiàn)象與耗散結(jié)構(gòu)166

653分支現(xiàn)象167

654耗散結(jié)構(gòu)熱力學(xué)169

66非平衡態(tài)熱力學(xué)在材料制備中的應(yīng)用171

661擴散171

662擴散與熱傳導(dǎo)的耦合174

663擴散和化學(xué)反應(yīng)的定態(tài)耦合176

664稀土氧化物在Al2O3透明陶瓷晶界濃度分布的非平衡態(tài)熱力學(xué)

分析178

參考文獻183

《化學(xué)熱力學(xué)及其在材料學(xué)中的應(yīng)用》是在長春理工大學(xué)研究生講義的基礎(chǔ)上補充、修改而成，是作者教學(xué)工作的心得和部分科研工作的總結(jié)。書中主要討論溶液熱力學(xué)、相平衡熱力學(xué)、化學(xué)平衡熱力學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué)及非平衡態(tài)熱力學(xué)。在經(jīng)典的熱力學(xué)中，主要闡述采用熱力學(xué)理論與數(shù)學(xué)工具處理材料制備過程中的熱力學(xué)問題；在統(tǒng)計熱力學(xué)中，側(cè)重于微觀狀態(tài)與宏觀過程的聯(lián)系，進而推算材料制備過程體系的熱力學(xué)性質(zhì)；在非平衡態(tài)熱力學(xué)中，主要討論非平衡態(tài)熱力學(xué)的思路及處理材料問題的方法。其中，“透明陶瓷品界濃度分布的非平衡態(tài)熱力學(xué)分析”等內(nèi)容為作者研究r作的總結(jié)。

《熱力學(xué)、動力學(xué)計算技術(shù)在鋼鐵材料研究中的應(yīng)用》以作者長期在鋼鐵材料研發(fā)工作中積累的有關(guān)材料熱力學(xué)、動力學(xué)方法的成功應(yīng)用經(jīng)驗為基礎(chǔ)，結(jié)合國內(nèi)外新研究進展，系統(tǒng)介紹了CALPHAD相圖計算方法和熱力學(xué)原理，以及各種材料熱力學(xué)、動力學(xué)計算軟件及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并以流行的Thermo-Calc/DICTRA軟件系統(tǒng)為例，重點討論了如何利用這類方法和軟件計算材料的一些基本熱力學(xué)、動力學(xué)性質(zhì)，*后介紹了運用該方法解決鋼鐵材料研究、生產(chǎn)中實際應(yīng)用問題的系統(tǒng)案例。

《熱力學(xué)、動力學(xué)計算技術(shù)在鋼鐵材料研究中的應(yīng)用》適合從事鋼鐵材料研發(fā)、生產(chǎn)的科技人員和工程技術(shù)人員閱讀使用，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考用書。

序

前言

第1章 緒論

第2章 基于CALPHAD的材料熱力學(xué)、動力學(xué)模擬

2．1 材料熱力學(xué)計算簡史

2．2 材料相圖計算

2．2．1 汁算相圖的興起

2．2．2 CALPHAD相圖計算的熱力學(xué)原理

2．2．3 CALPHAD相變動力學(xué)計算模型

2．2．4 合金集團型數(shù)據(jù)庫

2．3 材料熱力學(xué)計算的特點和發(fā)展趨勢

2．3．1 CALPHAD熱力學(xué)計算的特征和優(yōu)勢

2．3．2 材料熱力學(xué)計算的發(fā)展方向

2．4 本章總結(jié)

參考文獻

第3章 材料熱力學(xué)、動力學(xué)計算軟件及數(shù)據(jù)庫簡介

3．1 Thermo-Calc及D1CTRA系統(tǒng)

3．1．1 開發(fā)歷史

3．1．2 系統(tǒng)組成

3．1．3 功能及應(yīng)用

3．2 FactSage系統(tǒng)

3．2．1 開發(fā)歷史

3．2．2 系統(tǒng)組成

3．2．3 功能及應(yīng)用

3．3 Pandat系統(tǒng)

3．3．1 開發(fā)歷史

3．3．2 系統(tǒng)組成

3．3．3 功能及應(yīng)用

3．4 JMatPro系統(tǒng)

3．4．1 開發(fā)歷史

3．4．2 系統(tǒng)組成

3．4．3 功能及應(yīng)用

3．5 主要數(shù)據(jù)庫資源

3．5．1 SGTE數(shù)據(jù)庫

3．5．2 NIsT數(shù)據(jù)庫

3．5．3 Thernl伊Calc數(shù)據(jù)庫

3．5．4 FactSage數(shù)據(jù)庫

3．5．5 HSC熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫

3．5．6 THERMODATA熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫

3．5．7 MTDATA熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫

3．5．8 國內(nèi)的材料熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫

3．6 本章總結(jié)

參考文獻

第4章 材料熱力學(xué)、動力學(xué)方法基礎(chǔ)算例

4．1 二元相圖的計算

4．1．1 計算目的

4．1．2 計算對象

4．1．3 計算方法與程序

4．1．4 計算實例

4．2 三元相圖的計算

4．2．1 計算目的

4．2．2 計算對象

4．2．3 計算方法與程序

4．2．4 計算實例

4．3 平衡相變點的計算

4．3．1 計算目的

4．3．2 計算對象

4．3．3 計算方法與程序

4．3．4 計算實例

4．4 相變驅(qū)動力的計算

4．4．1 計算目的

4．4．2 計算對象

4．4．3 計算方法與程序

4．4．4 計算實例

4．5 熱力學(xué)平衡狀態(tài)變量的計算

……

第5章 材料熱力學(xué)、動力學(xué)計算應(yīng)用實例2100433B

內(nèi)容介紹

《彈性力學(xué)及其在巖土工程中的應(yīng)用》強調(diào)了基本理論的完整性和嚴密性，圍繞巖土工程中的實際問題展開討論，既說明應(yīng)用彈性力學(xué)的基本理論解算工程實際問題的過程，又對于各種概念，結(jié)合巖土工程的力學(xué)現(xiàn)象作了說明，《彈性力學(xué)及其在巖土工程中的應(yīng)用》可作為礦井建設(shè)、工程地質(zhì)、交通土建、水工建筑、建筑工程、國防工程、采礦工程等專業(yè)的本科生和研究生教材或參考書，也可供上述 專業(yè)的工程技術(shù)人員和科教人員參考。

2100433B